高考专题复习-电磁感应专题
2022届高考物理二轮专题:电磁感应的基本问题
电磁感应的基本问题一、选择题(第1~8题为单选题,第9~12题为多选题)1.某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示,在电梯轿厢底部安装永久强磁铁,磁铁N 极朝上,电梯井道内壁上铺设若干金属线圈,线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合,从而减小对箱内人员的伤害。
当轿厢坠落到图示位置时,关于该装置,以下说法正确的是()A.从下往上看,金属线圈A 中的感应电流沿逆时针方向B.从下往上看,金属线圈B 中的感应电流沿顺时针方向C.金属线圈B 对轿厢下落有阻碍作用,A 没有阻碍作用D.金属线圈B 有收缩的趋势,A 有扩张的趋势【答案】D【解析】当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A 中向上的磁场减弱,感应电流的方向从下往上看是顺时针方向,B 中中向上的磁场增强,感应电流的方向从下往上看是逆时针方向,AB 错误;结合A 的分析可知,当电梯坠落至如图位置时,闭合线圈A、B 都在阻碍电梯下落,C 错误;闭合线圈A 中向上的磁场减弱,B 中中向上的磁场增强,根据楞次定律可知,线圈B 有收缩的趋势,A 有扩张的趋势,D 正确。
2.霍尔电流传感器可以测量从直流电流到几十千赫兹的交变电流。
其工作原理图如图所示,导线L 1从圆形磁环中心垂直穿过,匝数为n 的线圈L 2缠绕在圆形磁环上,L 1中被测电流I 1产生的磁场B 1集中在圆形磁环内,圆形磁环隙中的霍尔元件可产生和B 1成正比的霍尔电压U MN ,控制器把从M 、N 输入的霍尔电压转变成电流I 2,该电流流过线圈L 2,产生磁场B 2,B 2与B 1方向相反,当B 2与B 1达到平衡时,满足关系式:I 1=nI 2,下列说法正确的是()A.顺着电流I 1的方向观察,磁场B 1的方向沿逆时针方向B.电流I 2从b 点流入线圈L 2C.若霍尔元件的载流子是电子,则其左侧电势低于右侧电势D.若电流I 2变为原来的12倍,当B 2与B 1重新达到平衡时,则表明被测电流I 1变为原来的2倍【答案】C【解析】根据右手螺旋定则,顺着电流I 1的方向观察,磁场B 1的方向沿顺时针方向,A 错误;由于B 2与B 1方向相反,根据右手螺旋定则可知电流I 2从a 点流入线圈L 2,B 错误;根据左手定则,若霍尔元件的载流子是电子,则其左侧电势低于右侧电势,C 正确;由于12I nI ,匝数n 保持不变,若电流I 2变为原来的12倍,被测电流I 1变为原来的12倍,D 错误。
高考物理电磁感应知识点归纳
高考物理电磁感应知识点归纳高考物理电磁感应知识点归纳1.电磁感应现象电磁现象:利用磁场产生电流的现象称为电磁感应,产生的电流称为感应电流。
(1)产生感应电流的条件:通过闭合电路的磁通量发生变化,即0。
(2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要通过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就会产生感应电动势。
导体中产生感应电动势的部分相当于电源。
(3)电磁感应的本质是产生感应电动势。
如果回路闭合,会有感应电流;如果回路不闭合,只会有感应电动势而没有感应电流。
2.磁通量(1)定义:磁感应强度b与垂直于磁场方向的面积s的乘积称为通过这个表面的磁通量,定义公式为=BS。
如果面积S不垂直于B,则B应乘以垂直于磁场方向的投影面积S,即=BS,SI单位:Wb。
在计算磁通量时,应该是通过某一区域的磁感应线的净数量。
每张脸都有正面和背面;当磁感应线从表面的正方向穿透时,通过表面的磁通量为正。
相反,磁通量是负的。
磁通量是穿过正面和背面的磁感应线的代数和。
3.楞次定律(1)楞次定律:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
楞次定律适用于感应电流方向的一般判断,而右手定则只适用于剪线时磁感应线的运动,用右手定则比楞次定律更容易判断。
(2)理解楞次定律(1)谁阻碍谁——感应电流的磁通量阻碍了感应电流的磁通量。
阻碍——阻碍的是通过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。
如何阻碍——当一次磁通增加时,感应电流的磁场方向与一次磁场方向相反;当一次磁通量减少时,感应电流的磁场方向与一次磁场的方向相同,即,一次磁通量增加,一次磁通量减少。
阻塞-阻塞的结果不是停止,而是增加和减少。
(3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍其产生的原因,表现形式有三种:(1)阻碍原始磁通量的变化;阻碍物体之间的相对运动;阻止一次电流(自感)的变化。
4.法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小与通过电路的磁通量的变化率成正比。
表达式E=n/t当导体切割磁感应线时,感应电动势公式为E=BLvsin。
高中物理高考 高考物理一轮复习专题课件 专题10+电磁感应(全国通用)
【典例2】 (2015·辽宁葫芦岛六校联考)(多选)如图所示,水平放 置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左 边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动. 则PQ所做的运动可能是( )
A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向左减速运动
解析 MN 向右运动,说明 MN 受到向右的安培力,因为 ab 在 MN 处的磁场 垂 直 纸 面 向 里 左―手―定→则 MN 中 的 感 应 电 流 由 M→N安―培―定→则L1 中感应电流的磁 场 方 向 向 上 楞―次―定→律 LL22中 中磁 磁场 场方 方向 向向 向上 下减 增弱 强;若 L2 中磁场方向向上减弱安―培―定→则 PQ 中电流为 Q→P 且减小右―手―定→则向右减速运动;若 L2 中磁场方向向 下增强安―培―定→则PQ 中电流为 P→Q 且增大右―手―定→则向左加速运动.
ΔΦ
E 的大小由 Δt 和线圈的匝数共同决定.
【特别提示】 (1)E 的大小与 Φ、ΔΦ的大小无必然联系. (2)Φ=0 时,ΔΔΦt 不一定为零.
【典例3】 如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈 平面与磁场垂直.已知线圈的匝数N=100,边长ab=1.0 m、bc= 0.5 m,电阻r=2 Ω.磁感应强度B在0~1 s内从零均匀变化到0.2 T. 在1~5 s内从0.2 T均匀变化到-0.2 T,取垂直纸面向里为磁场的 正方向.求:
(1)0.5 s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向; (2)在1~5 s内通过线圈的电荷量q; (3)在0~5 s内线圈产生的焦耳热Q.
审题指导 (1)0~1 s内谁引起线圈中的磁通量发生变化?
(2)感应电动势的计算公式E= .
专题10电磁感应 第1讲电磁感应现象楞次定律(教学课件)高考物理一轮复习
3.[感应电流的方向]如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面
上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO′,OO′与
二、电磁感应 1.电磁感应现象:当穿过闭合电路的_磁__通__量___发生变化时,电路 中有电流产生,这种现象称为电磁感应现象. 2.产生感应电流的条件 (1)条件:穿过闭合电路的磁通量_____发__生__变__化_____. (2)特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做__切__割__磁__感__线__运动. 3.能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化 为_电__能_____.
考点3 一定律、三定则的综合应用 [能力考点]
1.规律比较
基本现象
运动电荷、电流产生磁场
磁场对运动电荷、电流的作用力
电磁感应
部分导体切割磁感线运动 闭合回路磁通量发生变化
定则或定律 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律
2.相互联系 (1)应用楞次定律,一般要用到安培定则. (2)研究感应电流受到的安培力,一般先用右手定则确定电流方向, 再用左手定则确定安培力的方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论 确定.
4.[感应电流的方向]如图所示,两个线圈A、B套在一起,线圈A中
通有电流,方向如图所示.当线圈A中的电流突然增强时,线圈B中的
感应电流方向为
()
A.沿顺时针方向
B.沿逆时针方向
C.无感应电流
D.先沿顺时针方向,再沿逆时针方向
【答案】A
【解析】由安培定则,可判断线圈A中电流在线圈内产生的磁场向 外,在线圈外产生的磁场向里,穿过线圈B的合磁通量向外.当线圈A中 的电流增大时,产生的磁场增强,通过线圈B的磁通量增加,由楞次定 律可知线圈B中的感应电流方向为顺时针方向,故A正确.
2025年高考物理总复习专题十电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律、自感、涡流
第2讲 法拉第电磁感应定律、自感、涡流知识巩固练1.如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.3 s 时间拉出,外力所做的功为W 1,通过导线截面的电荷量为q 1;第二次用0.9 s 时间拉出,外力所做的功为W 2,通过导线截面的电荷量为q 2,则 ( )A.W 1<W 2,q 1<q 2B.W 1<W 2,q 1=q 2C.W 1>W 2,q 1=q 2D.W 1>W 2,q 1>q 2【答案】C 【解析】第一次用0.3 s 时间拉出,第二次用0.9 s 时间拉出,两次速度比为3∶1,由E =BLv ,两次感应电动势比为3∶1,两次感应电流比为3∶1,由于F 安=BIL ,两次安培力比为3∶1,由于匀速拉出匀强磁场,所以外力比为3∶1,根据功的定义W =Fx ,所以W 1∶W 2=3∶1.根据电量q =I Δt ,感应电流I =E R ,感应电动势E =ΔΦΔt ,得q =ΔΦR ,所以q 1∶q 2=1∶1,故W 1>W 2,q 1=q 2,故C 正确.2.如图所示,abcd 为水平放置的平行“”形光滑金属导轨,导轨间距为l ,电阻不计.导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B .金属杆放置在导轨上,与导轨的接触点为M 、N ,并与导轨成θ角.金属杆以ω 的角速度绕N 点由图示位置匀速转动到与导轨ab 垂直,转动过程中金属杆与导轨始终接触良好,金属杆单位长度的电阻为r .则在金属杆转动的过程中 ( )A.M 、N 两点电势相等B.金属杆中感应电流的方向由N 流向MC.电路中感应电流的大小始终为Bl ω2rD.电路中通过的电荷量为Bl 2rtan θ 【答案】A 【解析】根据题意可知,金属杆MN 为电源,导轨为外电路,由于导轨电阻不计,外电路短路,M 、N 两点电势相等,A 正确;转动过程中磁通量减小,根据楞次定律可知金属杆中感应电流的方向是由M 流向N ,B 错误;由于切割磁场的金属杆长度逐渐变短,感应电动势逐渐变小,回路中的感应电流逐渐变小,C 错误;因为导体棒MN在回路中的有效切割长度逐渐减小,所以接入电路的电阻逐渐减小,不计算通过电路的电荷量,D错误.能根据q=ΔΦR3.(多选)如图所示的电路中,电感L的自感系数很大,电阻可忽略,D为理想二极管,则下列说法正确的有()A.当S闭合时,L1立即变亮,L2逐渐变亮B.当S闭合时,L1一直不亮,L2逐渐变亮C.当S断开时,L1立即熄灭,L2也立即熄灭D.当S断开时,L1突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭【答案】BD4.(2023年江门一模)汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示,当导体在固定通电线圈产生的磁场中运动时,会产生涡流,使导体受到阻碍运动的制动力.下列说法正确的是()A.制动过程中,导体不会发热B.制动力的大小与导体运动的速度无关C.改变线圈中的电流方向,导体就可获得动力D.制动过程中导体获得的制动力逐渐减小【答案】D【解析】由于导体中产生了涡流,根据Q=I2Rt知,制动过程中,导体会发热,A错误;导体运动速度越大,穿过导体中回路的磁通量的变化率越大,产生的涡流越大,则所受安培力,即制动力越大,即制动力的大小与导体运动的速度有关,B错误;根据楞次定律可知,原磁场对涡流的安培力总是要阻碍导体的相对运动,即改变线圈中的电流方向,导体受到的安培力仍然为阻力,C错误;制动过程中,导体的速度逐渐减小,穿过导体中回路的磁通量的变化率变小,产生的涡流变小,则所受安培力,即制动力变小,D正确5.(2023年北京东城一模)如图所示电路中,灯泡A、B的规格相同,电感线圈L的自感系数足够大且电阻可忽略.下列说法正确的是()A.开关S由断开变为闭合时,A,B同时变亮,之后亮度都保持不变B.开关S由断开变为闭合时,B先亮,A逐渐变亮,最后A,B一样亮C.开关S由闭合变为断开时,A,B闪亮一下后熄灭D.开关S由闭合变为断开时,A闪亮一下后熄灭,B立即熄灭【答案】D【解析】开关S由断开变为闭合时,根据电感线圈的自感现象可知,A、B同时变亮,随着线圈上的电流逐渐增大,最终稳定时,线圈为可视为导线.则A灯逐渐变暗直至熄灭,电路中总电阻减小,则B灯逐渐变亮,A、B错误;开关S由闭合变为断开时,B立即熄灭,电感线圈电流不能突变为0,则会充当电源,回路中A灯变亮,之后线圈中电流减小,直至A灯熄灭,C错误,D正确.6.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一.如图所示,线圈中通以一定频率的正弦式交变电流,靠近待测工件时,工件内会产生涡流,同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化.下列说法正确的是()A.涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化B.涡流的频率等于通入线圈的交变电流的频率C.通电线圈和待测工件间存在恒定的作用力D.待测工件可以是塑料或橡胶制品【答案】AB综合提升练7.(多选)一跑步机的原理图如图所示,该跑步机水平底面固定有间距L=0.8 m的平行金属电极,电极间充满磁感应强度大小B=0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场,且接有理想电压表和阻值为8 Ω的定值电阻R,匀速运动的绝缘橡胶带上镀有电阻均为2 Ω的平行细金属条,金属条间距等于电极长度为d且与电极接触良好.某人匀速跑步时,电压表的示数为0.8 V.下列说法正确的是()A.通过电阻R的电流为0.08 AB.细金属条的速度大小为2.5 m/sC.人克服细金属条所受安培力做功的功率为0.2 WD.每2 s内通过电阻R的电荷量为0.2 C【答案】BD【解析】由题知单根细金属条电阻为R1=2 Ω,匀速跑步时,始终只有一根细金属条在切割磁感线,其产生的电动势为E=BLv,电压表测量R两端电压,由题知其示数为0.8 V,即U=E·R=0.8 V,解得E=1 V,v=2.5 m/s,通过电阻R的电流R+R1=0.1 A,A错误,B正确;人克服细金属条所受安培力做功的功率为为I=ER+R1P=F A v=BILv=0.1 W,C错误;每2 s内通过电阻R的电荷量为q=It=0.1×2 C=0.2 C,D 正确.8.目前,许多停车场门口都设置车辆识别系统,在自动栏杆前、后的地面各自铺设相同的传感器线圈A 、B ,两线圈各自接入相同的电路,电路a 、b 端与电压有效值恒定的交变电源连接,如图所示.工作过程回路中流过交变电流,当以金属材质为主体的汽车接近或远离线圈时,线圈的自感系数会发生变化,导致线圈对交变电流的阻碍作用发生变化,使得定值电阻R 的c 、d 两端电压就会有所变化,这一变化的电压输入控制系统,控制系统就能做出抬杆或落杆的动作.下列说法正确的是 ( )A.汽车接近线圈A 时,该线圈的自感系数减少B.汽车离开线圈B 时,回路电流将减小C.汽车接近线圈B 时,c 、d 两端电压升高D.汽车离开线圈A 时,c 、d 两端电压升高【答案】D 【解析】汽车上有很多钢铁,当汽车接近线圈时,相对于给线圈增加了铁芯,所以线圈的自感系数增大,感抗也增大,在电压不变的情况下,交流回路的电流将减小,所以R 两端电压将减小,即c 、d 两端电压将减小,A 、B 、C 错误,D 正确.9.(2023年江苏调研)如图所示,边长为L 的正方形导线框abcd 放在纸面内,在ad 边左侧有足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向垂直纸面向里,导线框的总电阻为R .现使导线框绕a 点在纸面内顺时针匀速转动,经时间Δt 第一次转到图中虚线位置.求:(1)Δt 内导线框abcd 中平均感应电动势的大小和通过导线截面的电荷量;(2)此时线框的电功率.解:(1)Δt 时间内穿过线框的磁通量变化量为ΔΦ=BL 2-12BL 2=12BL 2,由法拉第电磁感应定律得E =ΔΦΔt =BL 22Δt , 平均感应电流I =E R ,通过导线的电荷量为Q =I ·Δt =BL 22R .(2)线框中瞬时电动势为E =12B ω(√2L )2=B ωL 2,其中ω=π4Δt ,线框的电功率为P =E 2R =B 2ω2L 4R =π2B 2L 416R Δt 2.。
高三高考物理复习专题练习:电磁感应
电磁感应1.[多选]如图甲所示,电阻R1=R, R 2=2 R,电容为C的电容器,圆形金属线圈半径为广2,线圈的电阻为R半径为r1(r1<r2)的圆形区域内存在垂直线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t 变化的关系图象如图乙所示,t「12时刻磁感应强度分别为B「B2,其余导线的电阻不计,闭合开关S,至11时刻电路中的电流已稳定,下列说法正确的是 ()图甲图乙A.电容器上极板带正电B.11时刻,电容器的带电荷量为:孙而C.11时刻之后,线圈两端的电压为;D.12时刻之后,R1两端的电压为■ ■2.[多选]如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域,MN和M W是匀强磁场区域的水平边界并与线框的bc 边平行,磁场方向与线框平面垂直现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v-t图象.已知金属线框的质量为m,电阻为R,当地的重力加速度为g,图象中坐标轴上所标出的匕、v2、v3、t p 12、13、14均为已知量(下落过程中线框abcd始终在竖直平面内,且bc边始终水平).根据题中所给条件,以下说法正确的是()图甲图乙A.可以求出金属线框的边长B.线框穿出磁场时间(t4-t3)等于进入磁场时间(t2-t1)C.线框穿出磁场与进入磁场过程所受安培力方向相同D.线框穿出磁场与进入磁场过程产生的焦耳热相等3.[多选]如图所示,x轴上方第一象限和第二象限分别有垂直纸面向里和垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度大小相同,现有四分之一圆形线框。
〃乂绕。
点逆时针匀速转动,若规定线框中感应电流/顺时针方向为正方向,从图示时刻开始计时,则感应电流I及ON边所受的安培力大小F随时间t的变化示意图正确的是()A BCD4.[多选]匀强磁场方向垂直纸面,规定垂直纸面向里的方向为正方向,磁感应强度B随时间t的变化规律如图甲所示.在磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图乙所示.令11、12、13分别表示Oa、ab、bc段的感应电流工、力、力分别表示感应电流为11、12、13时,金属环上很小一段受到的安培力.则()A.11沿逆时针方向,12沿顺时针方向B.12沿逆时针方向,13沿顺时针方向C f1方向指向圆心石方向指向圆心D外方向背离圆心向外右方向指向圆心5.[多选]如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里, 质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场,当AC刚进入磁场时线框的速度大小为%方向与磁场边界所成夹角为45°,若线框的总电阻为凡则()A.线框穿进磁场的过程中,框中电流的方向为D T C T B T A T DB AC刚进入磁场时线框中感应电流为一,镇铲。
2024届全国高考(新高考)物理复习历年真题好题专项(电磁感应)练习(附答案)
2024届全国高考(新高考)物理复习历年真题好题专项(电磁感应)练习做真题 明方向1.[2023ꞏ全国甲卷](多选)一有机玻璃管竖直放在水平地面上,管上有漆包线绕成的线圈,线圈的两端与电流传感器相连,线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布,下部的3匝也均匀分布,下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离.如图(a)所示.现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落,电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图(b)所示.则()A.小磁体在玻璃管内下降速度越来越快B.下落过程中,小磁体的N极、S极上下颠倒了8次C.下落过程中,小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D.与上部相比,小磁体通过线圈下部的过程中,磁通量变化率的最大值更大2.[2022ꞏ全国甲卷]三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆线框的直径相等,圆线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示.把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3.则()A.I1<I3<I2B.I1>I3>I2C.I1=I2>I3D.I1=I2=I33.[2022ꞏ全国甲卷](多选)如图,两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上,在导轨的左端接入电容为C的电容器和阻值为R的电阻.质量为m、阻值也为R的导体棒MN静止于导轨上,与导轨垂直,且接触良好,导轨电阻忽略不计,整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中.开始时,电容器所带的电荷量为Q,合上开关S后,()A.通过导体棒MN电流的最大值为QRCB.导体棒MN向右先加速、后匀速运动C.导体棒MN速度最大时所受的安培力也最大D.电阻R上产生的焦耳热大于导体棒MN上产生的焦耳热4.[2022ꞏ山东卷](多选)如图所示,xOy平面的第一、三象限内以坐标原点O为圆心、半径为 2 L的扇形区域充满方向垂直纸面向外的匀强磁场.边长为L的正方形金属框绕其始终在O点的顶点、在xOy平面内以角速度ω顺时针匀速转动t=0时刻,金属框开始进入第一象限.不考虑自感影响,关于金属框中感应电动势E随时间t变化规律的描述正确的是()A.在t=0到t=π2ω的过程中,E一直增大B.在t=0到t=π2ω的过程中,E先增大后减小C.在t=0到t=π4ω的过程中,E的变化率一直增大D.在t=0到t=π4ω的过程中,E的变化率一直减小5.[2022ꞏ广东卷]如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图.定子是仅匝数n不同的两线圈,n1>n2,二者轴线在同一平面内且相互垂直,两线圈到其轴线交点O的距离相等,且均连接阻值为R 的电阻,转子是中心在O点的条形磁铁,绕O点在该平面内匀速转动时,两线圈输出正弦式交变电流.不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响,下列说法正确的是() A.两线圈产生的电动势的有效值相等B.两线圈产生的交变电流频率相等C.两线圈产生的电动势同时达到最大值D.两电阻消耗的电功率相等专题69电磁感应现象 楞次定律实验:探究影响感应电流方向的因素1.[2023ꞏ四川省成都市期中](多选)如图,水平桌面上放有一个质量为m的闭合铝环,在铝环轴线上方有一个条形磁铁.不计空气阻力,重力加速度大小为g.当条形磁铁从轴线上由静止释放后竖直下落时,下列说法正确的是()A.铝环对桌面的压力大小为mgB.铝环有收缩趋势C.条形磁铁由静止释放后做自由落体运动D.条形磁铁下落的加速度大小为a<g2.[2023ꞏ北京市考试]某同学搬运如图所示的磁电式电流表时,发现表针晃动剧烈且不易停止.按照老师建议,该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运,发现表针晃动明显减弱且能很快停止.下列说法正确的是()A.未接导线时,表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势B.未接导线时,表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安培力的作用C.接上导线后,表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势D.接上导线后,表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用3.[2023ꞏ安徽省九师联盟检测]如图所示,用铜线缠绕成线圈通上合适的电流,就可以隔空对金属进行加热,把螺丝刀放进线圈,一会就会变红了.下列说法正确的是()A.线圈中通入的是恒定电流B .线圈中通入的是交变电流C .塑料棒放进线圈里也可以进行隔空加热D .线圈中的电流产生热对物体进行隔空加热4.[2023ꞏ浙江省七彩阳光联考]竖直平面内放置某竖直向上恒定电流的导线,如图所示.正方形导体框置于导线右侧,下列说法正确的是( )A .以导线为轴线框顺时针(俯视)转动时会产生感应电流,电流方向a →b →c →dB .从静止释放导线框,则该框下落过程中加速度逐渐减小,最后匀速下落C .导体框向左运动一小段时会产生感应电流,电流方向是逆时针方向D .电流变大,线框将水平向左运动,并有扩张趋势5.[2023ꞏ辽宁卷](多选)如图,两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,左、右两侧导轨间距分别为d 和2d ,处于竖直向上的磁场中,磁感应强度大小分别为2B 和B.已知导体棒MN 的电阻为R 、长度为d ,导体棒PQ 的电阻为2R 、长度为2d ,PQ 的质量是MN 的2倍.初始时刻两棒静止,两棒中点之间连接一压缩量为L 的轻质绝缘弹簧.释放弹簧,两棒在各自磁场中运动直至停止,弹簧始终在弹性限度内.整个过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好,导轨足够长且电阻不计.下列说法正确的是( )A .弹簧伸展过程中,回路中产生顺时针方向的电流B .PQ 速率为v 时,MN 所受安培力大小为4B 2d 2v 3RC .整个运动过程中,MN 与PQ 的路程之比为2∶1D .整个运动过程中,通过MN 的电荷量为BLd 3R6.(多选)如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ 、MN ,当PQ 在外力作用下运动时,MN 在磁场力作用下向右运动.则PQ 所做的运动可能是(说明:导体棒切割磁感线速度越大,感应电流越大)( )A.向右匀加速运动B.向左匀加速运动C.向右匀减速运动D.向左匀减速运动7.如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置.(1)将图中所缺的导线补接完整.(2)开关断开时,灵敏电流计指针在表盘中央,若在原线圈插入副线圈后,将开关闭合,此时发现灵敏电流计的指针向右偏,那么可能出现的情况有:A.原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向右拉时,灵敏电流计指针________(填“向左”“向右”或“不”)偏转.B.将原线圈迅速拔出副线圈时,灵敏电流计指针将________(填“向左”“向右”或“不”)偏转.8.[2023ꞏ陕西省渭南市模拟]学习了法拉第电磁感应定律E∝ΔΦΔt后,为了定量验证在磁通量变化量相同时,感应电动势E与时间Δt成反比,甲乙两位同学共同设计了如图所示的一个实验装置:线圈和光电门传感器固定在长木板的轨道上,强磁铁和挡光片固定在可运动的小车上.每当小车在轨道上运动经过光电门时,光电门会记录下挡光片的挡光时间Δt,同时触发接在线圈两端的电压传感器记录下在这段时间内线圈中产生的平均感应电动势 E.利用小车末端的弹簧将小车以不同的速度从轨道的最右端弹出,就能得到一系列的感应电动势E和挡光时间Δt.(1)观察和分析该实验装置可看出,在实验中,每次测量的Δt时间内,磁铁相对线圈运动的距离都相同,从而实现了控制________不变.(2)在得到测量数据之后,为了验证E与Δt成反比,甲乙两位同学分别采用两种办法处理数据.甲同学采用计算法:算出________,若该数据基本相等,则验证了E与Δt成反比;乙同学用作图法:用纵坐标表示感应电动势E,用横坐标表示________,利用实验数据,在坐标系中描点连线,若图线是过坐标原点的倾斜直线,则也可验证E与Δt成反比.专题70 法拉第电磁感应定律1.如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为 L 和2L 的两只闭合线框a 和b ,以相同的速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外,若感应电动势分别为E a 、E b ,则E a ∶E b 为( )A .1∶4B .1∶2C .2∶1D .4∶12.[2023ꞏ重庆市沙坪坝区模拟](多选)动圈式扬声器的结构如图(a )和图(b )所示,图(b )为磁铁和线圈部分的右视图,线圈与一电容器的两端相连.当人对着纸盆说话,纸盆带着线圈左右运动能将声信号转化为电信号.已知线圈有n 匝,线圈半径为r ,线圈所在位置的磁感应强度大小为B ,则下列说法正确的是( )A .纸盆向左运动时,电容器的上极板电势比下极板电势高B .纸盆向左运动时,电容器的上极板电势比下极板电势低C .纸盆向右运动速度为v 时,线圈产生的感应电动势为2nrBvD .纸盆向右运动速度为v 时,线圈产生的感应电动势为2n πrBv3.[2023ꞏ广东模拟预测]如图所示,一根弧长为L 的半圆形硬导体棒AB 在水平拉力F 作用下,以速度v 0在竖直平面内的U 形框架上匀速滑动,匀强磁场的磁感应强度为B ,回路中除电阻R 外,其余电阻均不计,U 形框左端与平行板电容器相连,质量为m 的带电油滴静止于电容器两极板中央,半圆形硬导体棒AB 始终与U 形框接触良好.则以下判断正确的是( )A .油滴所带电荷量为mgd BLv 0B .电流自上而下流过电阻RC .A 、B 间的电势差U AB =BLv 0D .其他条件不变,使电容器两极板距离减小,电容器所带电荷量将增加,油滴将向下运动4.[2023ꞏ江苏省南京市模拟]如图所示,空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B ,金属棒MN 以角速度ω绕过O 点的竖直轴PQ 沿顺时针(从上往下看)旋转.已知NQ =2MP =2r.则( )A .M 点电势高于N 点电势B .N 点电势低于O 点电势C .NM 两点的电势差为32 Br 2ωD .MN 两点的电势差为52 Br 2ω5.[河北省唐山市十县一中联盟联考]电磁制动原理是通过线圈与磁场的作用使物体做减速运动.某列车车底安装的电磁铁产生磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向竖直向下.同种材料制成的粗细均匀的闭合正方形线框abcd ,边长为L 1,MN 长为L 2(L 2>L 1),若当列车MN 部分刚越过ab 时,速度大小为v ,则ab 两端的电势差U ab 等于( )A .BL 1vB .BL 2vC .-34 BL 1vD .-14 BL 2v6.(多选)如图所示,长为a ,宽为b ,匝数为n 的矩形金属线圈恰有一半处于匀强磁场中,线圈总电阻为R ,线圈固定不动.当t =0时匀强磁场的磁感应强度的方向如图甲所示,磁感应强度B 随时间t 变化的关系图像如图乙所示,则( )A .线圈中的感应电流的方向先逆时针再顺时针B .回路中感应电动势恒为nB 0ab 2t 0C .0~2t 0通过导线某横截面的电荷量为nB 0ab RD .t =0时刻,线圈受到的安培力大小为nB 20 a 2b 2t 0R 7.(多选)如图所示,将半径分别为r 和2r 的同心圆形金属导轨固定在同一绝缘水平面内,两导轨之间接有阻值为R 的定值电阻和一个电容为C 的电容器,整个装置处于磁感应强度大小为B 、方向竖直向下的匀强磁场中.将一个长度为r 、阻值为R 的金属棒AD 置于圆导轨上面,O 、A 、D 三点共线,在外力的作用下金属棒以O 为转轴顺时针匀速转动,转动周期为T ,假设金属棒在转动过程中与导轨接触良好,导轨电阻不计,金属棒在经过R 和C 时互不干扰.下列说法正确的是( )A .D 点的电势高于A 点的电势B .电容器C 的上极板带正电C .通过电阻R 的电流为3B πr 2TRD .电容器的电荷量为3CB πr 22T8.[2023ꞏ黑龙江省哈尔滨市模拟]如图所示,足够长通电直导线平放在光滑水平面上并固定,电流I 恒定不变.将一个金属环以初速度v 0沿与导线成一定角度θ(θ<90°)的方向滑出,此后关于金属环在水平面内运动的分析,下列判断中正确的是( )A .金属环做直线运动,速度先减小后增大B .金属环做曲线运动,速度一直减小至0后静止C .金属环最终做匀速直线运动,运动方向与直导线平行D .金属环最终做匀变速直线运动,运动方向与直导线垂直9.[2023ꞏ辽宁省联考]如图所示是法拉第圆盘发电机,圆盘半径为r ,圆盘处于磁感应强度为B ,方向竖直向上的匀强磁场中.圆盘左边有两条光滑平行足够长倾斜导轨MN ,导轨间距为L ,其所在平面与水平面夹角为θ,导轨处于垂直斜面向上磁感应强度也为B 的匀强磁场中,用导线把两导轨分别与圆盘发电机中心和边缘的电刷连接,圆盘边缘和圆心之间的电阻为R.在倾斜导轨上放置一根质量为m ,长度也为L ,电阻为2R 的ab 导体棒,其余电阻不计,当圆盘以某角速度ω匀速转动时,ab 棒刚好能静止在斜面上,则( )A.a端电势高于b端电势B.圆盘转动的方向(从上往下看)为顺时针方向C.ab间电势差大小为13Br2ωD.若圆盘停止转动,ab棒将沿导轨匀加速下滑专题71自感和涡流1.[2023ꞏ上海市虹口区二模]如图,条形磁铁悬挂在绝缘橡皮筋的下端.将磁铁向下拉到某一位置后由静止释放,磁铁上下振动.将一铜制容器P置于磁铁正下方且不与磁铁接触,不计空气阻力及散热,则()A.铜制容器的温度不变B.铜制容器的温度会升高C.系统的机械能守恒,磁铁振动的振幅减小D.系统的机械能守恒,磁铁振动的振幅不变2.(多选)如图所示,在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd.磁铁和线框都可以绕竖直轴OO′自由转动.若使蹄形磁铁以某角速度转动时,线框的情况将不可能是() A.静止B.随磁铁同方向转动C.沿与磁铁相反方向转动D.要由磁铁具体转动方向来决定3.2021年7月25日,台风“烟花”给上海带来明显风雨影响,高达632米的上海中心大厦在台风里却能够保持稳定,位于第126层的“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”起到了关键作用.这款阻尼器由我国自主研发,重达1 000吨,在大厦受到风力作用摇晃时,阻尼器质量块的惯性会产生一个反作用力,产生反向摆动,在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板相对,由于电磁感应产生涡流,从而使大厦减振减摆,其简化示意图如图所示.下列关于该阻尼器的说法正确的是()A.质量块下方相对的地板可以是导体也可以是绝缘体,对减振效果没有影响B.安装在质量块下方的圆盘状永磁体左端为N极右端为S极,才会有较好的阻尼效果C.安装在质量块下方的圆盘状永磁体只有下端为N极上端为S极,才会有较好的阻尼效果D.地板随大厦摆动时,在地板内产生涡流,使大厦摆动的机械能最终转化为热能逐渐耗散掉4.(多选)如图甲、乙所示,电感线圈L自感系数很大,其电阻等于定值电阻R.接通S,电路稳定后,灯泡A均发光,则下列说法正确的是()A.在电路甲中,闭合S,A将逐渐变亮B.在电路乙中,闭合S,A将逐渐变亮C.在电路甲中,电路稳定后断开S,A将先变得更亮,然后逐渐变暗,最后熄灭D.在电路乙中,电路稳定后断开S,A将先变得更亮,然后逐渐变暗,最后熄灭5.[2023ꞏ山东聊城期中]如图甲所示是新型的高效节能厨具——电磁炉,又名电磁灶,是现代厨房革命的产物.电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具,如图乙所示是电磁炉的工作示意图,它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生,因此热效率得到了极大的提高.下列关于电磁炉的说法正确的是()A.提高励磁线圈中电流变化的频率,可提高电磁炉的加热效果B.炊具中的涡流是由励磁线圈中的恒定电流的磁场产生的C.利用陶瓷材料制成的炊具可以在电磁炉上正常加热D.电磁炉工作时,炉面板中将产生强大的涡流6.如图所示,扇形铜框在绝缘细杆作用下绕点O在同一水平面内快速逆时针转动,虚线把圆环分成八等份,其中虚线为匀强磁场的理想边界,扇形铜框恰好可以与其中一份重合.下列线框停止最快的是()7.[2023ꞏ河南省三模]航母上的飞机起飞可以利用电磁驱动来实现.电磁驱动原理示意图如图所示,在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环,铝环和铜环的形状、大小相同、已知铜的电阻率较小,不计所有接触面间的摩擦,则闭合开关S 的瞬间( )A .铝环向右运动,铜环向左运动B .铝环和铜环都向右运动C .铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力D .从左向右看,铜环中的感应电流沿顺时针方向8.[2023ꞏ湖北省随州市模拟](多选)如图甲所示的电路中,灯泡电阻为R ,A 1、A 2为完全相同的电流传感器(内阻不计).闭合开关K ,得到如图乙所示的I-t 图像,电源电动势为E ,内阻r ,则( )A .r =I 1+I 22I 2-I 1R B .E =I 1I 22I 2-I 1 R C .断开开关时,小灯泡中的电流方向从右向左D .闭合开关时,自感线圈中电流为零,其自感电动势也为零9.如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P 和塑料管Q 竖直放置.小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部.则小磁块( )A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大专题72电磁感应中的图像问题1.如图甲所示,线圈ab、cd绕在同一软铁芯上,若线圈ab中电流i与时间t的关系图线如图乙所示,则在这段时间内,下列关于线圈cd中产生的感应电流i cd与时间t的关系图线,正确的是()2.(多选)如图甲所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,一个线圈与一个电容器相连,线圈平面与匀强磁场垂直,电容器的电容C=60 μF,穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化如图乙所示,下列说法不正确的是()A.电容器下极板电势高于上极板B.线圈中磁通量的变化率为3 Wb/sC.电容器两极板间电压为2.0 VD.电容器所带电荷量为120 C3.如图甲所示,光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定向下为正方向),导体棒ab垂直导轨放置,除电阻R 的阻值外,其余电阻不计,导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态.规定a→b 的方向为电流的正方向,水平向右的方向为外力的正方向,则在0~2t0时间内()4.[2023ꞏ湖北省检测]如图所示,宽度为d的两条平行虚线之间存在一垂直纸面向里的匀强磁场,一直径小于d的圆形导线环沿着水平方向匀速穿过磁场区域,规定逆时针方向为感应电流的正方向,由圆形导线环刚进入磁场开始计时,则关于导线环中的感应电流i随时间t 的变化关系,下列图像中可能的是()5.[2023ꞏ山西五地四市联考]如图所示,等腰直角三角形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,左边有一形状与磁场边界完全相同的闭合导线框,线框斜边长为l,线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域,规定线框中感应电流逆时针方向为正方向,其感应电流i随位移x变化的图像正确的是()6.如图所示,在平面直角坐标系xOy的第一、三象限内有垂直该坐标平面向里的匀强磁场,二者磁感应强度相同,圆心角为90°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在图示坐标平面内沿顺时针方向匀速转动.规定与图中导线框的位置相对应的时刻为t=0,导线框中感应电流以逆时针为正方向.则关于该导线框转一周的时间内感应电流i随时间t的变化图像,下列正确的是()7.[2023ꞏ四川省成都模拟]如图,在光滑的水平面上,宽为2L的有界匀强磁场左侧放置一边长为L的正方形导电线圈,线圈在水平外力作用下向右匀加速穿过该磁场,则在线圈穿过磁场的过程中,拉力F随位移x的变化图像、热功率P随位移x的变化图像、线圈中感应电流I(顺时针方向为正)随位移x的变化图像正确的是()8.[2023ꞏ福建龙岩三模](多选)如图所示,在竖直平面内有四条间距均为L的水平虚线L1、L2、L3、L4,在L1、L2之间和L3、L4之间存在磁感应强度大小相等且方向均垂直纸面向里的匀强磁场.现有一矩形金属线圈abcd,ad边长为3L.t=0时刻将其从图示位置(cd边与L1重合)由静止释放,cd边经过磁场边界线L3时开始做匀速直线运动,cd边经过磁场边界线L2、L3、L4时对应的时刻分别为t1、t2、t3,整个运动过程线圈平面始终处于竖直平面内.在0~t3时间内,线圈的速度v、通过线圈横截面的电量q、通过线圈的电流i和线圈产生的热量Q随时间t的关系图像可能正确的是()9.如图所示的匀强磁场中有一根弯成45°的金属线POQ,其所在平面与磁场垂直,长直导线MN与金属线紧密接触,起始时OA=l0,且MN⊥OQ,所有导线单位长度电阻均为r,MN匀速水平向右运动的速度为v,使MN匀速运动的外力为F,则外力F随时间变化的规律图像正确的是()专题73电磁感应中的动力学问题1.[2023ꞏ北京房山期中]如图所示,MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计.ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆,金属杆具有一定质量和电阻.开始时,将开关S断开,让杆ab由静止开始自由下落,过段时间后,再将S闭合.若从S闭合开始计时,关于金属杆运动的说法,不可能的是() A.金属杆做匀速直线运动B.金属杆做匀加速直线运动C.金属杆做加速度逐渐减小的加速运动D.金属杆做加速度逐渐减小的减速运动2.[2023ꞏ广东省选考](多选)如图所示,水平放置足够长光滑金属导轨abc和de,ab与de平行,bc是以O为圆心的圆弧导轨,圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场,金属杆OP的O端与e点用导线相接,P端与圆弧bc接触良好,初始时,可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上,若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确的有()A.杆OP产生的感应电动势恒定B.杆OP受到的安培力不变C.杆MN做匀加速直线运动D.杆MN中的电流逐渐减小3.[2023ꞏ广东省检测](多选)如图,横截面积为S的n匝线圈,线圈总电阻为R,其轴线与大小均匀变化的匀强磁场B1平行.间距为L的两平行光滑倾斜轨道PQ、MN足够长,轨道平面与水平面的夹角为α,底部连有一阻值2R的电阻,磁感应强度B2的匀强磁场与轨道平面垂直.K闭合后,质量为m、电阻也为2R的金属棒ab恰能保持静止,金属棒始终与轨道接触良好,其余部分电阻不计,下列说法正确的是()A .B 1均匀减小B .B 1的变化率为ΔB 1Δt =4mgR sin αnB 2SLC .断开K 之后,金属棒ab 将做匀加速直线运动D .断开K 之后,金属棒的最大速度为v =4Rmg sin αB 22L 2 4.[2023ꞏ河北省保定市期中]如图所示,这是感受电磁阻尼的铜框实验的简化分析图,已知图中矩形铜框(下边水平)的质量m =2 g ,长度L =0.5 m ,宽度d =0.02 m ,电阻R =0.01 Ω,该铜框由静止释放时铜框下边与方向水平向里的匀强磁场上边界的高度差h =0.2 m ,磁场上、下水平边界间的距离D =0.27 m ,铜框进入磁场的过程恰好做匀速直线运动.取重力加速度大小g =10 m /s 2,不计空气阻力.下列说法正确的是( )A .铜框进入磁场的过程中电流方向为顺时针B .匀强磁场的磁感应强度的大小为0.5 TC .铜框下边刚离开磁场时的速度大小为3 m /sD .铜框下边刚离开磁场时的感应电流为0.3 A5.(多选)如图所示,两条足够长的平行光滑长直导轨MN 、PQ 固定于同一水平面内,它们之间的距离为l ;ab 和cd 是两根质量皆为m 的金属细杆,杆与导轨垂直,且与导轨良好接触.两杆的电阻皆为R.cd 的中点系一轻绳,绳的另一端绕过定滑轮悬挂一质量为M 的重物,滑轮与杆cd 之间的轻绳处于水平伸直状态并与导轨平行.不计滑轮与转轴、细绳之间的摩擦,不计导轨的电阻.导轨和金属细杆都处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B ,方向竖直向上.现将两杆及重物同时由静止释放,下列说法正确的是( )A .释放重物瞬间,其加速度大小为Mg m +M B .最终回路中的电流为Mmg Bl (m +M )C .最终ab 杆所受安培力的大小为mMg 2m +MD .最终ab 和cd 两杆的速度差恒为2MmgR B 2l 2(2m +M )。
高考物理专项复习《电磁感应》十年高考真题汇总
挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是
A. 开关闭合后的瞬间,小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转动 B. 开关闭合并保持一段时间后,小磁针的 N 极指向垂直纸面向里的方向 C. 开关闭合并保持一段时间后,小磁针的 N 极指向垂直纸面向外的方向 D. 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动 8.(2011·北京卷·T19)某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开 关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发 光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时 出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因 是
A.T1>mg,T2>mg B.T1<mg,T2<mg
C.T1>mg,T2<mg D.T1<mg,T2>mg
13.(2016·上海卷)磁铁在线圈中心上方开始运动时,线圈中产生如图方向的感应电流,则磁
铁
A.向上运动
B.向下运动
C.向左运动
D.向右运动
14.(2016·海南卷)如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内,环的圆
近6年全国各地高考物理真题汇编:电磁感应(Word版含答案)
2017-2022年全国各地高考物理真题汇编:电磁感应学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题(本大题共12题)1.(2022·全国·高考真题)三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆线框的直径相等,圆线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示。
把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为12I I 、和3I 。
则( )A .132I I I <<B .132I I I >>C .123I I I =>D .123I I I ==2.(2017·天津·高考真题)如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R 。
金属棒ab 与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。
现使磁感应强度随时间均匀减小,ab 始终保持静止,下列说法正确的是( )A .ab 中的感应电流方向由b 到aB .ab 中的感应电流逐渐减小C .ab 所受的安培力保持不变D .ab 所受的静摩擦力逐渐减小3.(2021·北京·高考真题)如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,水平U 型导体框左端连接一阻值为R 的电阻,质量为m 、电阻为r 的导体棒ab 置于导体框上。
不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。
ab 以水平向右的初速度v 0开始运动,最终停在导体框上。
在此过程中 ( )A .导体棒做匀减速直线运动B .导体棒中感应电流的方向为a b →C .电阻R 消耗的总电能为202()mv R R r +D .导体棒克服安培力做的总功小于2012mv 4.(2020·江苏·高考真题)如图所示,两匀强磁场的磁感应强度1B 和2B 大小相等、方向相反。
电磁感应专题复习
【本讲教育信息】一. 教学内容:电磁感应考点例析【典型例题】问题3:电磁感应中的“双杆问题”电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题,涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等。
要求学生综合上述知识,认识题目所给的物理情景,找出物理量之间的关系,因此是较难的一类问题,也是近几年高考考察的热点。
下面对“双杆”类问题进行分类例析1.“双杆”向相反方向做匀速运动当两杆分别向相反方向运动时,相当于两个电池正向串联。
[例5]两根相距d=0.20m的平行金属长导轨固定在同一水平面内,并处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.2T,导轨上面横放着两条金属细杆,构成矩形回路,每条金属细杆的电阻为r=0.25Q,回路中其余部分的电阻可不计。
已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移,速度大小都是v=5.0m/s,如图所示,不计导轨上的摩擦。
(1)求作用于每条金属细杆的拉力的大小。
(2)求两金属细杆在间距增加0.40m的滑动过程中共产生的热量。
解析:(1)当两金属杆都以速度v匀速滑动时,每条金属杆中产生的感应电动势分别为:E 1= E2=Bdv由闭合电路的欧姆定律,回路中的电流强度大小为:上尸因拉力与安培力平衡,作用于每根金属杆的拉力的大小为F 1=F2=IBd。
及二三二艺二二 3.2五由以上各式并代入数据得" N(2)设两金属杆之间增加的距离为△£,则两金属杆共产生的热量为如代入数据得Q =1.28X10-J。
2.“双杆”同向运动,但一杆加速另一杆减速当两杆分别沿相同方向运动时,相当于两个电池反向串联。
[例6]两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L。
导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图所示。
两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为H,回路中其余部分的电阻可不计。
在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。
高中物理 高三电磁感应微专题(学生版)
高三电磁感应微专题(学生版)1、(2019·石家庄调研)如图所示,电路中L 是一电阻可忽略不计的电感线圈,a 、b 为L 的左、右两端点,A、B、C 为完全相同的三盏灯泡,原来开关S 是闭合的,三盏灯泡均发光。
某时刻将开关S 断开,则下列说法正确的是()A.a 点电势高于b 点,A 灯闪亮后缓慢熄灭B.b 点电势高于a 点,B、C 灯闪亮后缓慢熄灭C.a 点电势高于b 点,B、C 灯闪亮后缓慢熄灭D.b 点电势高于a 点,B、C 灯不会闪亮只是缓慢熄灭2、(2018·全国卷Ⅰ)如图,导体轨道OP Q S 固定,其中P Q S 是半圆弧,Q 为半圆弧的中点,O 为圆心。
轨道的电阻忽略不计。
OM 是有一定电阻、可绕O 转动的金属杆,M 端位于P Q S 上,OM 与轨道接触良好。
空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B 。
现使OM 从O Q 位置以恒定的角速度逆时针转到OS 位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B 增加到B ′(过程Ⅱ)。
在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM 的电荷量相等,则B ′B等于()A.54B.32C.74D.23.(多选)(2018·全国卷Ⅲ)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线P Q 和一导线框R ,R 在P Q 的右侧。
导线P Q 中通有正弦交流电i ,i 的变化如图(b)所示,规定从Q 到P 为电流正方向。
导线框R 中的感应电动势()A.在t =T4时为零B.在t =T2时改变方向C.在t =T2时最大,且沿顺时针方向D.在t =T 时最大,且沿顺时针方向4.(多选)(2017·全国卷Ⅱ)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直。
边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd 位于纸面内,cd 边与磁场边界平行,如图(a)所示。
已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd 边于t =0时刻进入磁场。
高中物理-专题五第1课时 电磁感应
专题五 电磁感应和电路第1课时 电磁感应 专题复习定位 解决问题 本专题主要复习电磁感应的基本规律和方法,熟练应用动力学和能量观点分析并解决电磁感应问题。
高考重点 楞次定律和法拉第电磁感应定律的理解及应用;电磁感应中的平衡问题;电磁感应中的动力学和能量问题。
题型难度 本专题选择题和计算题都有可能命题,选择题一般考查楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用,题目有一定的综合性,难度中等;计算题主要考查电磁感应规律的综合应用,难度较大。
1.楞次定律中“阻碍”的表现(1)阻碍磁通量的变化(增反减同)。
(2)阻碍物体间的相对运动(来拒去留)。
(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势(增缩减扩)。
(4)阻碍原电流的变化(自感现象)。
2.感应电动势的计算(1)法拉第电磁感应定律:E =n ΔΦΔt ,常用于计算感应电动势的平均值。
①若B 变,而S 不变,则E =n ΔB Δt S ;②若S 变,而B 不变,则E =nB ΔS Δt。
(2)导体棒垂直切割磁感线:E =Bl v ,主要用于求感应电动势的瞬时值。
(3)如图1所示,导体棒Oa 围绕棒的一端O 在垂直匀强磁场的平面内做匀速转动而切割磁感线,产生的感应电动势E =12Bl 2ω。
图13.感应电荷量的计算回路中磁通量发生变化时,在Δt 时间内迁移的电荷量(感应电荷量)为q =I Δt =E R Δt =n ΔΦR Δt ·Δt =n ΔΦR 。
可见,q 仅由回路电阻R 和磁通量的变化量ΔΦ决定,与发生磁通量变化的时间Δt 无关。
4.电磁感应电路中产生的焦耳热当电路中电流恒定时,可用焦耳定律计算;当电路中电流变化时,则用功能关系或能量守恒定律计算。
解决感应电路综合问题的一般思路是“先电后力”,即:1.“源”的分析——分析电路中由电磁感应所产生的“电源”,求出电源参数E 和r 。
2.“路”的分析——分析电路结构,弄清串、并联关系,求出相关部分的电流大小,以便求解安培力。
高考物理电磁感应现象压轴题专项复习
高考物理电磁感应现象压轴题专项复习一、高中物理解题方法:电磁感应现象的两类情况1.如图所示,在倾角30o θ=的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小相等、方向分别垂直斜面向上和垂直斜面向下的匀强磁场,两磁场宽度均为L 。
一质量为m 、边长为L 的正方形线框距磁场上边界L 处由静止沿斜面下滑,ab 边刚进入上侧磁场时,线框恰好做匀速直线运动。
ab 边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速度直线运动。
重力加速度为g 。
求:(1)线框ab 边刚越过两磁场的分界线ff′时受到的安培力; (2)线框穿过上侧磁场的过程中产生的热量Q 和所用的时间t 。
【答案】(1)安培力大小2mg ,方向沿斜面向上(2)4732mgL Q = 72Lt g= 【解析】 【详解】(1)线框开始时沿斜面做匀加速运动,根据机械能守恒有21sin 302mgL mv ︒=, 则线框进入磁场时的速度2sin30v g L gL =︒线框ab 边进入磁场时产生的电动势E =BLv 线框中电流E I R=ab 边受到的安培力22B L vF BIL R== 线框匀速进入磁场,则有22sin 30B L vmg R︒= ab 边刚越过ff '时,cd 也同时越过了ee ',则线框上产生的电动势E '=2BLv线框所受的安培力变为22422B L vF BI L mg R==''=方向沿斜面向上(2)设线框再次做匀速运动时速度为v ',则224sin 30B L v mg R︒='解得4v v ='=根据能量守恒定律有2211sin 30222mg L mv mv Q ︒'⨯+=+解得4732mgLQ =线框ab 边在上侧磁扬中运动的过程所用的时间1L t v=设线框ab 通过ff '后开始做匀速时到gg '的距离为0x ,由动量定理可知:22sin302mg t BLIt mv mv ︒-='-其中()022BL L x I t R-=联立以上两式解得()02432L x v t vg-=-线框ab 在下侧磁场匀速运动的过程中,有0034x x t v v='=所以线框穿过上侧磁场所用的总时间为123t t t t =++=2.某兴趣小组设计制作了一种磁悬浮列车模型,原理如图所示,PQ 和MN 是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨,导轨间分布着竖直(垂直纸面)方向等间距的匀强磁场1B 和2B ,二者方向相反.矩形金属框固定在实验车底部(车厢与金属框绝缘).其中ad边宽度与磁场间隔相等,当磁场1B 和2B 同时以速度0m 10s v =沿导轨向右匀速运动时,金属框受到磁场力,并带动实验车沿导轨运动.已知金属框垂直导轨的ab 边长0.1m L =m 、总电阻0.8R =Ω,列车与线框的总质量0.4kg m =,12 2.0T B B ==T ,悬浮状态下,实验车运动时受到恒定的阻力1h N .(1)求实验车所能达到的最大速率;(2)实验车达到的最大速率后,某时刻让磁场立即停止运动,实验车运动20s 之后也停止运动,求实验车在这20s 内的通过的距离;(3)假设两磁场由静止开始向右做匀加速运动,当时间为24s t =时,发现实验车正在向右做匀加速直线运动,此时实验车的速度为m 2s v =,求由两磁场开始运动到实验车开始运动所需要的时间.【答案】(1)m 8s ;(2)120m ;(3)2s 【解析】 【分析】 【详解】(1)实验车最大速率为m v 时相对磁场的切割速率为0m v v -,则此时线框所受的磁场力大小为2204-B L v v F R=()此时线框所受的磁场力与阻力平衡,得:F f = 2m 028m/s 4fRv v B L=-= (2)磁场停止运动后,线圈中的电动势:2E BLv = 线圈中的电流:EI R=实验车所受的安培力:2F BIL =根据动量定理,实验车停止运动的过程:m F t ft mv ∑∆+=整理得:224m B L vt ft mv R∑∆+=而v t x ∑∆=解得:120m x =(3)根据题意分析可得,为实现实验车最终沿水平方向做匀加速直线运动,其加速度必须与两磁场由静止开始做匀加速直线运动的加速度相同,设加速度为a ,则t 时刻金属线圈中的电动势 2)E BLat v =-(金属框中感应电流 2)BL at v I R-=( 又因为安培力224)2B L at v F BIL R(-==所以对试验车,由牛顿第二定律得 224)B L at v f ma R(--=得 21.0m/s a =设从磁场运动到实验车起动需要时间为0t ,则0t 时刻金属线圈中的电动势002E BLat =金属框中感应电流002BLat I R=又因为安培力2200042B L at F BI L R==对实验车,由牛顿第二定律得:0F f =即2204B L at f R= 得:02s t =3.图中装置在水平面内且处于竖直向下的匀强磁场中,足够长的光滑导轨固定不动。
2025版高考物理一轮总复习专题10电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律课后提能演练
专题十第1讲学问巩固练1.如图,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘.当MN中电流突然减小时,线圈产生的感应电流为I,线圈所受安培力的合力为F,则I和F的方向为( )A.I顺时针,F向左B.I顺时针,F向右C.I逆时针,F向左D.I逆时针,F向右【答案】B2.下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,导体ab上的感应电流方向为a→b的是( )A BC D【答案】A3.如图所示,一水平放置的N匝矩形线框面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向斜向上,与水平面成30°角,现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置,则此过程中磁通量的变更量的大小是( )A.3-12BS B.3+12NBSC.3+12BS D.3-12NBS【答案】C 【解析】Φ是标量,但有正负之分,在计算ΔΦ=Φ2-Φ1时必需留意Φ2,Φ1的正负,要留意磁感线从线框的哪一面穿过,此题中在起先位置磁感线从线框的下面穿进,在末位置磁感线从线框的另一面穿进.若取转到末位置时穿过线框方向为正方向,则Φ2=32BS,Φ1=-12BS,因穿过多匝线圈的磁通量的大小与匝数无关,故ΔΦ=3+12BS. 4.如图所示,一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中,若要使圆环中产生如箭头所示方向(从上往下看为顺时针方向)的瞬时感应电流,下列方法可行的是( )A.使匀强磁场匀称增大B.使圆环绕水平轴ab转动30°C.使圆环绕水平轴cd转动30°D.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动【答案】A5.如图所示为安检门原理图,左边门框中有一通电线圈,右边门框中有一接收线圈.工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向匀称增大的电流,则( )A.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针B.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流增大C.有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针D.有金属片通过时,接收线圈中的感应电流大小发生变更【答案】D综合提升练6.(多选)超导体具有电阻为零的特点,如图为超导磁悬浮原理图,a是一个超导闭合环,置于一个电磁铁线圈b正上方,当闭合开关S后,超导环能悬浮在电磁铁上方平衡.下列说法正确的有( )A.闭合开关S瞬间,a环中感应电流受到的安培力向上B.闭合开关S,稳定后通过a环的磁通量不变,a环中不再有电流C.闭合开关S,稳定后通过a环的电流是恒定电流D.R取不同的电阻,稳定后a环所受安培力都相等【答案】ACD7.(2024年湖南名校联考)(多选)如图所示,志向变压器的一个线圈接电流计G,另一个线圈接导轨,金属棒ab可沿导轨左右滑动,B为匀强磁场,导轨的电阻不计,在下列状况下,有电流向上通过电流计G的是( )A.ab向右加速运动时B.ab向左减速运动时C.ab向左加速运动时D.ab向右减速运动时【答案】AB8.(2024届南通一模)在物理爱好小组的活动中,某同学将轻质圆形铝板用细棉线悬挂在固定点O上,铝板可以绕O点自由摇摆,如图所示.在平行于铝板的竖直面内将一竖放的条形磁铁在铝板旁边左、右来回拉动(与铝板始终不相碰),若空气流淌对铝板的影响可忽视不计,则下列对这个试验结果的推断,正确的是( )A.铝板内不会产生感应电动势B.铝板内能产生感应电动势但不会产生感应电流C.铝板可以在安培力的作用下摇摆起来D.铝板始终保持静止不动【答案】C 【解析】当条形磁铁靠近和远离铝板时,铝板切割磁感线,产生感应电动势,A错误;因铝板各部分切割磁感线的密集程度不同,磁通量的变更量不同,故各部分产生的感应电动势不同,由此能产生感应电流,B错误;铝板产生感应电流后,在安培力的作用下摇摆起来,C正确、D错误.。
2020年高考物理一轮复习考点归纳专题电磁感应含答案
2020年高考一轮复习知识考点专题10 《电磁感应》第一节电磁感应现象楞次定律【基本概念、规律】一、磁通量1.定义:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S和B的乘积.2.公式:Φ=B·S.3.单位:1 Wb=1_T·m2.4.标矢性:磁通量是标量,但有正、负.二、电磁感应1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有电流产生,这种现象称为电磁感应现象.2.产生感应电流的条件(1)电路闭合;(2)磁通量变化.3.能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能.特别提醒:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生.三、感应电流方向的判断1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(2)适用情况:所有的电磁感应现象.2.右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导体切割磁感线产生感应电流.【重要考点归纳】考点一电磁感应现象的判断1.判断电路中能否产生感应电流的一般流程:2.判断能否产生电磁感应现象,关键是看回路的磁通量是否发生了变化.磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式,主要有:(1)S、θ不变,B改变,这时ΔΦ=ΔB·S sin θ;(2)B、θ不变,S改变,这时ΔΦ=ΔS·B sin θ;(3)B、S不变,θ改变,这时ΔΦ=BS(sin θ2-sin θ1).考点二楞次定律的理解及应用1.楞次定律中“阻碍”的含义2.应用楞次定律判断感应电流方向的步骤考点三“一定律三定则”的综合应用1.“三个定则与一个定律”的比较2.无论是“安培力”还是“洛伦兹力”,只要是涉及磁力都用左手判断.“电生磁”或“磁生电”均用右手判断.【思想方法与技巧】楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的含义可以理解为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因,推论如下:(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;(2)阻碍相对运动——“来拒去留”;(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”;(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”第二节法拉第电磁感应定律自感涡流【基本概念、规律】一、法拉第电磁感应定律1.感应电动势(1)感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势.产生感应电动势的那部分导体就相当于电源,导体的电阻相当于电源内阻.(2)感应电流与感应电动势的关系:遵循闭合电路欧姆定律,即I=ER+r.2.法拉第电磁感应定律(1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.(2)公式:E=n ΔΦΔt,n为线圈匝数.3.导体切割磁感线的情形(1)若B、l、v相互垂直,则E=Blv.(2)若B⊥l,l⊥v,v与B夹角为θ,则E=Blv sin_θ.二、自感与涡流1.自感现象(1)概念:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感,由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势.(2)表达式:E=L ΔI Δt.(3)自感系数L的影响因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关.2.涡流当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生像水的旋涡状的感应电流.(1)电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动.(2)电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,使导体受到安培力作用,安培力使导体运动起来.交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的.【重要考点归纳】考点一公式E=nΔΦ/Δt的应用1.感应电动势大小的决定因素(1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率ΔΦΔt和线圈的匝数共同决定,而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系.(2)当ΔΦ仅由B引起时,则E=n SΔBΔt;当ΔΦ仅由S引起时,则E=nBΔSΔt.2.磁通量的变化率ΔΦΔt是Φ-t图象上某点切线的斜率.3.应用电磁感应定律应注意的三个问题(1)公式E=n ΔΦΔt求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势,在磁通量均匀变化时,瞬时值才等于平均值.(2)利用公式E=nS ΔBΔt求感应电动势时,S为线圈在磁场范围内的有效面积.(3)通过回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关,与时间长短无关.推导如下:q=IΔt=nΔΦΔtRΔt=nΔΦR.考点二公式E=Blv的应用1.使用条件本公式是在一定条件下得出的,除了磁场是匀强磁场外,还需B、l、v三者相互垂直.实际问题中当它们不相互垂直时,应取垂直的分量进行计算,公式可为E=Blv sin θ,θ为B与v 方向间的夹角.2.使用范围导体平动切割磁感线时,若v为平均速度,则E为平均感应电动势,即E=Bl v.若v为瞬时速度,则E为相应的瞬时感应电动势.3.有效性公式中的l为有效切割长度,即导体与v垂直的方向上的投影长度.例如,求下图中MN两点间的电动势时,有效长度分别为甲图:l=cd sin β.乙图:沿v1方向运动时,l=MN;沿v2方向运动时,l=0.丙图:沿v1方向运动时,l=2R;沿v2方向运动时,l=0;沿v3方向运动时,l=R.4.相对性E=Blv中的速度v是相对于磁场的速度,若磁场也运动,应注意速度间的相对关系.5.感应电动势两个公式的比较考点三自感现象的分析1.自感现象“阻碍”作用的理解(1)流过线圈的电流增加时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相反,阻碍电流的增加,使其缓慢地增加.(2)流过线圈的电流减小时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相同,阻碍电流的减小,使其缓慢地减小.2.自感现象的四个特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化.(3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体.(4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向.3.自感现象中的能量转化通电自感中,电能转化为磁场能;断电自感中,磁场能转化为电能.4.分析自感现象的两点注意(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变,即通电过程,线圈中电流逐渐变大,断电过程,线圈中电流逐渐变小,方向不变.此时线圈可等效为“电源”,该“电源”与其他电路元件形成回路.(2)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断,在于对电流大小的分析,若断电后通过灯泡的电流比原来强,则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭.第三节电磁感应中的电路和图象问题【基本概念、规律】一、电磁感应中的电路问题1.内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源.(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻,其余部分是外电阻.2.电源电动势和路端电压(1)电动势:E=Blv或E=n ΔΦΔt.(2)路端电压:U=IR=ER+r·R.二、电磁感应中的图象问题1.图象类型(1)随时间t变化的图象如B-t图象、Φ-t图象、E-t图象和i-t图象.(2)随位移x变化的图象如E-x图象和i-x图象.2.问题类型(1)由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象.(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量.(3)利用给出的图象判断或画出新的图象.【重要考点归纳】考点一电磁感应中的电路问题1.对电源的理解:在电磁感应现象中,产生感应电动势的那部分导体就是电源,如切割磁感线的导体棒、有磁通量变化的线圈等.这种电源将其他形式的能转化为电能.2.对电路的理解:内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈,外电路由电阻、电容等电学元件组成.3.解决电磁感应中电路问题的一般思路:(1)确定等效电源,利用E=n ΔΦΔt或E=Blv sin θ求感应电动势的大小,利用右手定则或楞次定律判断电流方向.(2)分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系),画出等效电路图.(3)利用电路规律求解.主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解.4.(1)对等效于电源的导体或线圈,两端的电压一般不等于感应电动势,只有在其电阻不计时才相等.(2)沿等效电源中感应电流的方向,电势逐渐升高.考点二电磁感应中的图象问题1.题型特点一般可把图象问题分为三类:(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象;(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量;(3)根据图象定量计算.2.解题关键弄清初始条件,正负方向的对应,变化范围,所研究物理量的函数表达式,进、出磁场的转折点是解决问题的关键.3.解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类,即是B-t图象还是Φ-t图象,或者是E-t图象、I-t图象等;(2)分析电磁感应的具体过程;(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系;(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式;(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等;(6)画出图象或判断图象.4.解决图象类选择题的最简方法——分类排除法.首先对题中给出的四个图象根据大小或方向变化特点分类,然后定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是用物理量的方向,排除错误选项,此法最简捷、最有效.【思想方法与技巧】电磁感应电路与图象的综合问题解决电路与图象综合问题的思路(1)电路分析弄清电路结构,画出等效电路图,明确计算电动势的公式.(2)图象分析①弄清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系;②挖掘图象中的隐含条件,明确有关图线所包围的面积、图线的斜率(或其绝对值)、截距所表示的物理意义.(3)定量计算运用有关物理概念、公式、定理和定律列式计算.第四节电磁感应中的动力学和能量问题【基本概念、规律】一、电磁感应现象中的动力学问题1.安培力的大小⎭⎬⎫安培力公式:F =BIl 感应电动势:E =Blv 感应电流:I =E R⇒F =B 2l 2v R 2.安培力的方向(1)先用右手定则判定感应电流方向,再用左手定则判定安培力方向. (2)根据楞次定律,安培力的方向一定和导体切割磁感线运动方向相反. 二、电磁感应中的能量转化 1.过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程,实质上是能量的转化过程.(2)感应电流在磁场中受安培力,若安培力做负功,则其他形式的能转化为电能;若安培力做正功,则电能转化为其他形式的能.(3)当感应电流通过用电器时,电能转化为其他形式的能. 2.安培力做功和电能变化的对应关系“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能;安培力做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.【重要考点归纳】考点一 电磁感应中的动力学问题分析1.导体的平衡态——静止状态或匀速直线运动状态. 处理方法:根据平衡条件(合外力等于零)列式分析. 2.导体的非平衡态——加速度不为零.处理方法:根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析. 3.分析电磁感应中的动力学问题的一般思路(1)先进行“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所产生的电源,求出电源参数E 和r ; (2)再进行“路”的分析——分析电路结构,弄清串、并联关系,求出相关部分的电流大小,以便求解安培力;(3)然后是“力”的分析——分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况,尤其注意其所受的安培力;(4)最后进行“运动”状态的分析——根据力和运动的关系,判断出正确的运动模型.考点二 电磁感应中的能量问题1.电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程,而能量的转化是通过安培力做功的形式实现的,安培力做功的过程,是电能转化为其他形式能的过程,外力克服安培力做功,则是其他形式的能转化为电能的过程.2.能量转化及焦耳热的求法 (1)能量转化(2)求解焦耳热Q的三种方法3.在解决电磁感应中的能量问题时,首先进行受力分析,判断各力做功和能量转化情况,再利用功能关系或能量守恒定律列式求解.【思想方法与技巧】电磁感应中的“双杆”模型1.模型分类“双杆”模型分为两类:一类是“一动一静”,甲杆静止不动,乙杆运动,其实质是单杆问题,不过要注意问题包含着一个条件:甲杆静止、受力平衡.另一种情况是两杆都在运动,对于这种情况,要注意两杆切割磁感线产生的感应电动势是相加还是相减.2.分析方法通过受力分析,确定运动状态,一般会有收尾状态.对于收尾状态则有恒定的速度或者加速度等,再结合运动学规律、牛顿运动定律和能量观点分析求解.3.分析“双杆”模型问题时,要注意双杆之间的制约关系,即“动杆”与“被动杆”之间的关系,需要注意的是,最终两杆的收尾状态的确定是分析该类问题的关键.电磁感应中的含容电路分析一、电磁感应回路中只有电容器元件1.这类问题的特点是电容器两端电压等于感应电动势,充电电流等于感应电流.2.(1)电容器的充电电流用I=ΔQΔt=CΔUΔt表示.(2)由本例可以看出:导体棒在恒定外力作用下,产生的电动势均匀增大,电流不变,所受安培阻力不变,导体棒做匀加速直线运动.二、电磁感应回路中电容器与电阻并联问题1.这一类问题的特点是电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压,充电过程中的电流只是感应电流的一支流.稳定后,充电电流为零.2.在这类问题中,导体棒在恒定外力作用下做变加速运动,最后做匀速运动.。
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电磁感应专题1. (20分)(电磁感应)如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨 MN PQ 与水平面间的倾角二=30°,两导轨间距L=0.3m 。
导轨电阻忽略不计, 开始时,导轨上固定着一质量m=0.1kg 、电阻r=0.2 Q 的金属杆ab ,整个装置处于磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨面向下。
现拆除对金属杆ab 的约束,同时用一平行金属导轨面的外力 F 沿斜面向上拉金属杆 ab ,使之由静止开始向上运动。
电压采集器 可将其两端的电压 U 即时采集并输入电脑,获得的电压 U 随时间t 变化的关系如图乙所示。
2. (20分)(电磁感应•改编) 如图所示,相距0.5m 足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻不计,下端连接阻值为 2 Q 的电阻R,导轨处在磁感应强度 B =2T 的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上. ab 、cd 为水平金属棒且与导轨接触良好,它们的质量均为0.5kg 、电阻均为2Q . ab 棒与一绝缘水平细绳相连处于静止状态,现让 cd 棒从静止开始下滑,直至与ab 相连的细绳刚好被拉断,在此过程中电阻R 上产生的热量为0.5J ,已知细线能承受的最大拉力为 5N.求细绳被拉断时:(g =10m/s 2, sin37 ° =0.6) (1) ab 棒中的电流大小;(2) cd 棒的速度大小;(3) cd 棒下滑的距离.其间连接有阻值R=0.4 Q 的固定电阻。
求:(1 )在t=2.0s 时通过金属杆的感 应电流的大小和方向;(2) 金属杆在2.0s 内通过的位移; (3) 2s 末拉力F 的瞬时功率。
3.如图(甲)所示,一对平行粗糙轨道放置在水平面上,两轨道相距l=1m ,摩擦因数卩=0.4 ,两轨道之间用 R=3Q 的电阻连接,一质量 m=0.5kg 、电阻r=1 Q 的导体杆与两轨道垂直,静 止放在轨道上,轨道的电阻可忽略不计。
整个装置处于磁感应强度B=2T 的匀强磁场中,磁 场方向垂直轨道平面向上, 现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆,拉力F 与导体杆运动的位移s 间的关系如图(乙)所示,当拉力达到最大时,导体杆开始做匀速运动,当位移s=2.5m时撤去拉力,导体杆又滑行了一段距离 2m 后停下,在滑行2m 的过程中电阻r 上产生的焦4.( 20 分)如图所示,磁感应强度大小为 的圆形磁场区域里,圆的左端和y的A 点,置于原点 0的粒子源可沿 子流,粒子重力不计,比荷为 q/m=1 . 0X108c/kg 。
现在以过0点且垂直于纸面的直线为轴,将圆形磁场缓慢地顺时针旋转了90°,问:(提示:2tg =(1)在圆形磁场转动前,粒子通过磁场后击中荧光屏上的 点与A 点的距离; (2 )在圆形磁场旋转过程中,粒子击中荧光屏上的点与 的最大距离;耳热为3J 。
求:(1)导体杆匀速运动时的速度;为多少,及电阻 R 上产生的焦耳热。
(改编)(2)拉力F 的功率最大值;(3)拉力做功B=0 . 15T 、方向垂直于纸面向里且分布在半径 R =0 . 10m 轴相切于坐标原点 O ,右端和荧光屏 MN 相切于x 轴上 x 轴正方向发射速度为 v = 3 . 0X 106m/s 的带负电的粒(3)定性说明粒子在荧光屏上形成的光点移动的过程。
5、(20分)如图所示,竖直平面内有一与水平面成 0 =30°的绝缘斜面轨道 AB,该轨道和一 半径为R 的光滑绝缘圆弧轨道 BCD 相切于B 点。
整个轨道处于竖直向下的匀强电场中, 现将 一质量为m 带正电的滑块(可视为质点)从斜面上的 A 点静止释放,滑块能沿轨道运动到 圆轨道的最高D 点后恰好落到斜面上与圆心 O 等高的P 点,已知带电滑块受到的电场力大小 为Eq=mg,滑块与斜面轨道间的动摩擦因数为 卩=3/6,空气阻力忽略不计。
求: (1 )滑块经过D 点时的速度大小;(2) 滑块经过圆 轨道最低C 点时,轨道对滑块的支持力 F c ;(3) B 处的速度及 A B 两点之间的距离d o 21世纪教育6. (15分)如图甲所示,在水平面上固定有长为 L=2m 宽为d=1m 的金属“ U' 型导轨,在“U'型导轨右侧l=0.5m 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场, 且磁 感应强度随时间变化规律如图乙所示。
在t=0时刻,质量为m=0.1kg 的导体棒以 v °=1m/s 的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数 为卩=0.1,导轨与导体棒单位长度的电阻均为 入=0.1 Q /m ,不计导体棒与导轨 之间的接触电阻及地球磁场的影响(取 g=10m/s )o ⑴通过计算分析4s 内导体棒的运动情况;⑵计算4s 内回路中电流的大小,并判断电流方向; ⑶计算4s 内回路产生的焦耳热。
+qE图甲t/sMN 垂直于MM ■。
整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强 度B =0.5T 。
垂直于ab 施加F =2N 的水平恒力,ab 从静止开始无 摩擦地运动,始终与MM I NN •保持良好接触。
当ab 运动到某处时, 框架开始运动。
设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力, 取 10m/s 2。
(1) 求框架开始运动时 ab 速度v 的大小; (2) 从ab 开始运动到框架开始运动的过程中,Q =0.1J ,求该过程ab 位移x 的大小。
7、(江苏卷)13.如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为 L, 一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直。
一质量为m 、有效电阻为 R 的导体棒在距磁场上边界h 处静止释放。
导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为 I 。
整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻。
求:(1) 磁感应强度的大小 B ;(2) 电流稳定后,导体棒运动速度的大小 v ; (3) 流经电流表电流的最大值 I m8、(天津卷)11.如图所示,质量m^ 0.1kg ,电阻R i 二03」,长度I = 0.4m 的导体棒ab 横放在U 型金属框架上。
框架质量 m 2 = 0.2kg ,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦 因数"=0.2 ,相距0.4m 的MMNN •相互平行,电阻不计且足够长。
电阻R 2二0.11的MN 上产生的热量g参考答案1解:(1)由图象可知,当t=2.°s 时寸,U =0.2V,此时电路中的电流(即通过金属杆的电 流)I =0.5AR2分 用右手疋则判断出,此时电流的方向由a 指向b1分 (2 )由图象知U=kt=0. 1t 1分金属杆切割磁场运动产生电磁感应电动势:E=BLv1分RU =E由电路分析:R r1 分由于R 、r 、B 及L 均为常数,所以v 与t 成正比, 匀加速直线运动2 分R ra = -------- U 匀加速运动的加速度为BLR则金属杆在2.0s 内通过的位移:1 2 1 2s at12= 2m2 22分(3)在第 2s 末,v =at =2m/s 1 分由牛顿第二定律,对杆有F-F -mgsin 30, ma解得:拉力F=0. 675N 故2s 末拉力F 的瞬时功率 P=Fv=1. 35W 1 分 2. (18 分)【答案】(1) 1A (2) 6 m/s ( 3) 4m 【解析】(1 )细绳被拉断瞬时,对 ab 棒受力分析得,(2分)代入数据解得,I ab =1A(2分)(2)分析电路可知,l ab = I R , |cd = |ab + I R = 2AR R根据闭合欧姆定可得, BLv =I cd (R c ^ R ab R )R ab +R联立以上两式得: R r BLR=(R r BLR0.1)tF J BIL杆受安培力2(BL) v R r= 0.075N即金属杆沿斜面向上方向做初速度为零的0.1 =1m/ s 2BLRF m cos37° =mgsin37° +BI ab L(2分)V 技匚飞(2分)cd 从静止开始运动直至细绳刚好被拉断的过程中,由焦耳定律得,Q abU 2t R ab2R ab t , Q R—^I 2Rt(2 分)代入数据解得, Q b = Q R = 0.5J Qd =(21) 2R cd t= 4I 2艮b t= 2J(4分)由能量守恒得,mgssin37 二2mv Q ab Q cd Q R2(2 分)解得s = 4m(2 分)4. (20分)解:(1)沿圆形磁场半径射入的粒子,射出磁场偏转后,联立可得, ⑶金属棒速度方向的易知其反向延长线过圆形磁场的圆心,故可以等效为粒子从圆心直线射出。
2 y 二 Rtg 2 m ( 6 分) 15(2 )分析可知,粒子在磁场中运动的轨迹是固定的,但磁场转动时,其边界和粒子轨迹相 交点在发生变化,射出点和O 点之间距离越远,速度的方向偏转越大,当圆形磁场的直径和粒子的圆形轨迹相交时,粒子偏转方向就达到 易知0 = 30°由图可知,粒子的偏向角为mvBq二 0.2m =2R ,由几何关系如图可知 tg ,=R r最大。
60°,AB = 2R - rtg300 故 AB 」3(cm), y=ABtg600515、3 1(cm)5 5(3)由分析可知,粒子飞出磁场的偏转角度先变大后变小, 击中光屏的光点先向下移动,再 向上移动。
(6分)5、(20)解析:Eq mg = ma0 二V Dtsin 301 2R=?2gt (1(1) (1(1滑块从D 到P 过程中做类平抛运动: 分)得:a =2g(2) 1 2 1 2 mv Dmv C 2 2得: V D =2. gR (2 分) 滑块C T D 根据动能定理=-mg 2R-Eq 2R (2 分)得:v C = 2 3gR (1 分)2F C -mg -Eq ^m ^(2 分)R得:F C =14mg (2 分)(3)滑块A T B:根据动能定理--(Eq mg)cos300 d (Eq mg) ds in 300(2分)得:d 得:V B p gd (2 分)1 2 1 2 0B TC : -mv C mv B = (mg Eq)(R-Rcos30 ) (2 分)2 2=(8 2、3)R (2 分)6【解析】(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动,有1x = v o t — at 22v t = vo at 代入数据解得:t =1s,X 二0.5m ,导体棒没有进入磁场区域导体棒在1s 末已经停止运动,以后一直保持静止,离左端位置仍为 x = 0.5m(2)前2s 磁通量不变,回路电动势和电流分别为 E=0 ,1=0回路的总长度为5m ,因此回路的总电阻为R = 5 =0.5-I =E =0.2A电流为R根据楞次定律,在回路中的电流方向是顺时针方向2(3)前2s 电流为零,后2s 有恒定电流,焦耳热为Qi Rt =0.04J7【答案】(1)mg(212R (3) mg 2ghmgIR II【解析】(1) 电流稳定后,导体棒做匀速运动BII = mg①解得:B=mg-II②(2) 感应电动势E = B I v③感应电流E I — R④由②③④解得I 2Rv 二 ---mg(3 )由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,设为V m1机械能守恒 £ mv m = mgh感应电动势的最大值 E m 二BlV m 感应电流的最大值I m =EmR解得:Im*g 2ghIR8【答案】(1)6m/s( 2)1.1m【解析】(1)ab 对框架的压力R = gg ............................................... ①框架受水平面的支持力 F N = m 2g F-i后2s 回路产生的电动势为 Eld'B=o.iv A tA t依题意,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则框架受到最大静摩擦力F2=A F N ..................................... ③ab中的感应电动势E= Blv .................................................... ④MN中电流I =—E— ......................................................................... ⑤只! +R2MN受到的安培力F安二Il B .................................................. ⑥框架开始运动时F安二F2 ............................................................................................... ⑦由上述各式代入数据解得v=6m/s ................................................... ⑧R +R(2)闭合回路中产生的总热量:0总=—一Q ................................ ⑨R2一1 2由能量守恒定律,得:Fx m|V • Q总 .................... ⑩代入数据解得x=1.1m . (11)。